Орбитальные фотографии Красной планеты на протяжении долгого времени показывают, что вода оставила после себя сеть каналов на её поверхности. Однако кроме этого, Марс был также изменён за счёт вулканической деятельности, создавшей лавовые русла, а некоторые из его образований могли быть результатом криовулканизма, в ходе которого лёд пробивался на поверхность.
Эти три природных процесса — вода, лава и лёд — значительно усложняют задачу учёных по восстановлению геологической истории Марса. В новом исследовании предложен метод, помогающий различать каналы, сформированные каждым из этих механизмов, на основе анализа их изгибов.
Когда зонд NASA Mariner 9 начал свою работу на орбите Марса в 1971 году, он столкнулся с глобальной пылевой бурей. После её окончании аппарат отправил первые подробные снимки поверхности, включая Олимп — самый крупный вулкан в Солнечной системе, и долины Маринер, которые превосходят земные каньоны. Однако наибольшее внимание привлекли структуры, напоминающие высохшие русла рек. Хотя учёные сначала связывали их с водой, низкое качество изображений не позволяло исключить вулканическое происхождение.
Современные технологии, такие как камера HiRISE на Mars Reconnaissance Orbiter, позволяют получать изображения с высоким разрешением. В настоящее время мы знаем, что большинство крупных каналов на Марсе возникли в результате действия воды, но вулканическая активность также оставила свои следы, в то время как криовулканизм, вероятно, создал лишь небольшие овраги. Разграничение этих процессов остаётся актуальной задачей не только для Марса, но и для других объектов в нашей Солнечной системе.
Исследователи изучили 294 изгиба в лунных лавовых каналах, 466 изгибов ледяных каналов и 2766 изгибов речных русел на нашей планете. Анализ показал, что изгибы, созданные водой, обладают уникальной асимметрией. Речные русла формируются под воздействием центробежной силы: быстрые потоки разрушают внешние краи поворотов, а на внутренних происходит отложение осадков, что создаёт сильные изгибы. В то время как ледяные и лавовые каналы образуются в результате термической эрозии без осаждения, из-за чего их изгибы менее выражены.
«Разница в амплитуде изгибов настолько велика, что алгоритмы, разработанные для анализа лунных лавовых каналов, не могли правильно обрабатывать земные реки. Это не является ошибкой программного обеспечения — это принципиально разные характеристики», — прокомментировал Хуан Васкес, руководитель работы.
Учёные также отметили, что лавовые и ледяные каналы чаще имеют изгибы, направленные вниз по течению, а речные — вверх. Например, на Марсе каналы на склонах вулканов могут интерпретироваться как следы лавы или как результат таяния снега. «Теперь, измеряя асимметрию изгибов, можно определить природу этих образований», — добавил соавтор исследования Тим Гоудж.
Метод всё ещё нуждается в доработке, так как отдельные каналы могут демонстрировать аномалии. Однако собранные данные уже помогают исследовать не только Марс, но и Титан, спутник Сатурна, где жидкие углеводороды формируют русла. Орбитальные снимки не дают чёткого ответа, связаны ли их изгибы с осаждением «грунта» или с таянием льда. Анализ морфологии изгибов может предоставить ключ к разгадке этой загадки.
